Jalur perbaikan kerusakan DNA merupakan hal yang esensial dalam pertumbuhan dan perkembangan semua organisme. Pada mamalia, ketidakmampuan memperbaiki kerusakan DNA berhubungan dengan banyak penyakit, termasuk kanker. Kerusakan DNA disebabkan oleh karena pengaruh dari luar seperti radiasi ion (IR) dan bahan-bahan kimia, juga pengaruh dari dalam seperti oksidasi oleh karena stres intraselular.
Kesalahan selama replikasi DNA dan rekombinasi gen antigen-reseptor limfosit T dan B juga menyebabkan kerusakan DNA. Sel-sel mamalia telah mengembangkan jaringan protein untuk mengenali kerusakan DNA dan mensinyal perbaikannya, atau menginduksi proses apoptosis jika kerusakan tidak dapat diperbaiki. Perbaikan kerusakan DNA yang tidak sempurna menyebabkan terjadinya mutasi yang dapat mempengaruhi pertumbuhan sel, langkah penting terjadinya malignansi. Hal penting yang diperlukan untuk mempertahankan genome normal adalah tumor suppresor gene (TSGs), termasuk ATM (Ataxia-telangiectasia mutated) dan gen DNA mismatch repair (MMR) MSH2 dan MSH6. Fungsi beberapa TSGs adalah sebagai penjaga stabilitas genom sehingga sering disebut sebagai “penjaga” gen.
Pemahaman kita tentang mekanisme kanker yang sporadic maupun herediter telah berkembang dalam beberapa dekade belakangan ini. Penelitian-penelitian tentang kanker herediter telah berhasil mengidentifikasi gen-gen baru yang rentan menjadi sel kanker (cancer susceptibility genes). Yang menarik adalah gen-gen ini seringnya terlibat juga pada kanker yang sporadic. Contohnya, TSG p53 yang bermutasi pada sindrom Li-Fraumeni herediter autosomal dominan, merupakan mutasi TSG yang paling banyak ditemukan pada sel manusia.
Kanker payudara merupakan salah satu malignansi yang tersering pada wanita. Diperkirakan satu dari delapan wanita di Amerika Serikat menderita kanker payudara. Kebanyakan kanker payudara merupakan kasus yang sporadic, dan hanya 5-10% herediter. Mutasi gen-gen seperti breast cancer susceptibility genes 1 dan 2 (BRCA1, BRCA2), p53, ATM (Ataxia-telangiectasia mutated) dan fosfatase dan delesi tensin homolog pada kromosom 10 (PTEN) merupakan faktor predisposisi untuk kanker payudara.
Mayoritas kanker payudara herediter terjadi pada usia muda dan lebih sering bilateral, berkaitan dengan mutasi BRCA 1 atau 2. Mutasi gen BRCA 1 berhubungan dengan 80% kanker payudara herediter dan kanker ovarium dan setengah dari kanker payudara. Mutasi BRCA2 berhubungan dengan 30% kanker payudara pada wanita dan juga sebagai faktor predisposisi kanker payudara pada pria. Sebagai tambahan, seorang karier mutasi BRCA1 germline meningkat risikonya untuk menderita kanker prostat atau kolorektal, dan seorang karier mutasi BRCA1 germline cenderung menderita kanker prostat atau kanker pankreas atau kanker melanoma.
Ratusan mutasi BRCA1 dan BRCA2 telah diidentifikasi. Mutasi yang berhubungan dengan kanker herediter terdapat pada sepanjang bagian yang berkode pada gen-gen ini (www.nhgri.nih.gov/Intramural_research/Lab_transfer/Bic). Mutasi yang terjadi termasuk insersi, delesi, dan missense dan nonsense, yang kesemuanya itu menyebabkan kurangnya ekspresi protein atau sintesis protein nonfungsional. Lebih jauh lagi, tumor-tumor yang diisolasi dari orang-orang dengan mutasi BRCA1 atau BRCA2 heterozigot seringkali memperlihatkan hilangnya heterozigositas (a loss of heterozygosity LOH) pada alel tipe wild. Hal ini menunujukkan BRCA1 dan BRCA2 tersebut tipikal TSGs menurut model Knudson (review pada ref. 12). Kebalikan dari kanker herediter, mutasi BRCA1 atau BRCA2 jarang terjadi pada kanker sporadik; walau gangguan ekspresi pada gen-gen ini terjadi pada beberapa kasus. Contohnya ekspresi BRCA1 ditemukan berkurang bahkan hilang sama sekali pada kebanyakan kasus sporadik stadium lanjut, karsinoma duktus payudara.
Sejak dilakukan kloning, gen BRCA1/2 telah dipelajari untuk mengetahui fungsi-fungsinya. Peranannya dalam regulasi transkripsional dan perbaikan kerusakan DNA telah diketahui terdapat pada kedua TSGs ini. Dalam review ini, kami menampilkan bukti-bukti yang yang mendukung tentang peranan BRCA 1/2 dalam jalur perbaikan kerusakan DNA dan menjaga stabilitas genome.
GEN BRCA1 DAN BRCA2 DAN PROTEIN-PROTEIN
Gen BRCA1 dan BRCA2 manusia mengkode 2 protein besar yang masing-masing megandung 1863 dan 3418 asam amino. Protein BRCA1/2 manusia kira-lira 60% identik dengan ortolog tikus, Brca1 dan Brca2. Gen BRCA1, berlokasi di kromosom 17q21, terdiri dari 24 ekson dan mengkode 7,8 kb. Transkripsi ini menghasilkan protein nukleus sebesar 220 kDa yang terdiri dari domain N-terminal ring-finger, sinyal lokalisasi 2 nukleus, dan 2 kopi domain C-terminal BRCT (terminal BRCA1 karboksi). Domain cincin BRCA1 memediasi interaksinya dengan bermacam protein, termasuk protein BARD1 yang berimplikasi terhadap kontrol proses RNA yang terjadi setelah terjadi kerusakan DNA. Domain BRCT merupakan rangkaian yang dipertahankan secara filogenetik ditemukan pada banyak protein yang terlibat dalam perbaikan DNA dan regulasi sikllus sel. Kedua domain BRCT dari BRCA1 mengijinkannya berinteraksi dengan protein seperti RNA Pol II, RNA helicase A, dan CtlP, suatu protein yang berhubungan dengan CtBP transcriptional corepressor. Beberapa protein lain yang berinteraksi dengan BRCA.
Gen BRCA2 berlokasi di kromosom 13q12.3 dan terdiri dari 27 ekson yang mengkode 384 k-Da protein. Protein BRCA2 terdiri dari sinyal lokalisasi nukleus (NLS Nuclear localization Signals) pada terminal karboksil. Ulangan delapan internal (motif BRC), yang masing-masing terdiri dari 30-80 asam amino, dikode oleh ekson 11 BRCA2. Ulangan BRC ini esensial untuk memediasi hubungan antara BRCA2 dengan protein RAD51 yang memperbaiki DNA.
Gen-gen BRCA1/2 banyak dijumpai pada jaringan tubuh manusia dan ekspresi dari gen-gen ini meningkat pada akhir fase G1/awal fase S. Bentuk yang bermacam-macam dari transkrip BRCA1/2 telah diidentifikasi, tapi fungsi fisiologinya masih diteliti. Walaupun BRCA1 sudah terekspresi selama embriogenesis manusia, namun ekspresi embiogenik BRCA2 belum ada dijumpai. Pada tikus, gen Brca1/2 diekspresikan pada banyak jaringan tubuh tikus dewasa dan selama perkembangan embriogenik. Yang menarik, ekspresi Brca1/2 lebih tinggi pada jaringan tikus yang berproliferasi.
KETERLIBATAN BRCA1/2 PADA PERBAIKAN DNA
1. Interaksi BRCA ½ dengan protein yang memperbaiki kerusakan DNA
1. Interaksi BRCA ½ dengan protein yang memperbaiki kerusakan DNA
Beberapa bukti mendukung hipotesis bahwa BRCA1/2 merupakan penjaga yang terlibat dalam perbaikan kerusakan DNA dan penjaga stabilitas genomic. Petunjuk pertama mempelihatkan keterlibatan ini berasal dari penemuan bahwa BRCA1 dan BRCA2 berinteraksi dengan RAD51. Selanjutnya, BRCA1 juga berinteraksi dengan komplek perbaikan DNA RAD50/MRE11/NBS1. Pada fungi, Rad50, Rad5, dan Mre11 (Meiotic recombination 11) berasal dari family gen Rad52 untuk memperbaiki terputusnya rantai ganda (DSBs double stand breaks) pada DNA melalui rekombinasi homolog dan nonhomolog. Yang menarik, mutasi gen NSB1 pada manusia berkaitan dengan Nijmengen breakage syndrome (NBS), suatu ataxia-telangiectasia-like disorder yang dikarakteristikan dengan instabilitas kromosom, peningkatan radiosensitivitas, dan predisposisi terjadinya kanker. Lebih lanjut, pada manusia, mutasi Mre11 juga berkaitan dengan gangguan ataxia-telangiectasia yang lain.
Komponen perbaikan kerusakan DNA terakumulasi pada domain nucleus (foci) setelah kerusakan DNA atau blokade replikase. BRCA1 dan BRCA2 colocalize dengan RAD51 pada foci nukleus pada fase S dan G2 pada siklus sel somatik dan elemen aksial pada kompleks pertumbuhan sinaptomenal selama meiosis. Lebih lanjut, BRCA1, BRCA2, dan RAD51 semuanya berelokasi pada proliferasi antigen nukleus (PCNA)-positive replication site setelah selama fase S terekspos dengan hidroksiurea atau iradiasi ultraviolet (24,25). Sebagai tambahan terhadap relokalisasi tempat yang abnormal pada struktur DNA selama replikasi yang terganggu itu, BRCA1 juga berelokasi pada tempat kerusakan DNA seperti halnya DSBs dihasilkan dari radiasi ionisasi (IR ioning radiation). Penemuan-penemuan ini telah mengantar kita pada hipotesis bahwa BRCA1/2 memainkan peranan pada perbaikan struktur abnormal DNA pada tempat sintesis DNA dan kerusakan DNA. BRCA1 juga melakukan colocalize dengan komponen lain DNA yang rusak seperti ATM, ATR (ATM dan Rad3-related), Chk2/hCds1) BLM ((Bloom’s syndrome helicase), dan RAD50/MRE11/NBS1(26). Lebih lanjut lagi, BRCA1 adalah satu dari beberapa protein yang terangkai dan berkumpul pada sisi DNA yang rusak. Dalam 1-3 menit selanjutnya DSB, H2AX hitone terfoforilasi (-H2AX) dan membentuk foci awal pada sisi DNA yang rusak. BRCA1 kemudian direkrut ke foci-foci ini dan colocalizes dengan –H2AX. Densitas foci-H2AX/BRCA1 mencapai maksimum setelah 2 jam post radiasi. RAD50 ataupun RAD51 berturut-turut direkrut kepada –H2AX, kadang-kadang setelah BRCA1 direkrut. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa foci pada nukleus seseorang terdiri dari BRCA1 dan RAD50, atau BRCA1 dan RAD51, tapi tidak kedua kompleks bersamaan. Interaksi selektif yang berarti secara signifikan antara BRCA1 dengan RAD50 ataupun RAD51 pada jalur perbaikan DNA yang rusak masih diteliti.
BASC (BRCA1-associated genome surveillance complex) adalah suatu komplek yang besar yang terdiri dari protein yang terlibat dalam perbaikan DNA (26). Selain BRCA1, komponen yang termasuk dalam BASC adalah komplek protein ATM, MSH2, MSH6, MLH1, BLM, dan RAD50/MRE11/NBS1. BASC juga terdiri dari 3 subunit replikasi faktor C (RFC), sebuah ATPase yang berperanan dalam replikasi DNA, perbaikan DNA dan DNA metabolism-related checkpoints. Keberadaan BRCA1 pada BASC yang berhubungan dengan protein yang diketahui terkait dalam beberapa aspek perbaikan DNA semakin membuktikan bahwa BRCA1 mempunyai peranan dalam jalur perbaikan kerusakan DNA. Namun, sampai sekarang masih diteliti apakah komposisi BACS bervariasi menurut tipe sel, fase siklus sel ataukah tipe kerusakan pada DNA.
BRCA1-interacting proteins yang juga mempunyai tujuan untuk memperbaiki kerusakan DNA adalah BACH1, sebuah DNA helicase, dan FANCD2, sebuah protein yang berhubungan dengan anemia Fanconi (FA). Anemia Fanconi merupakan gangguan herediter yang berhubungan dengan abnormalitas pertumbuhan, kegagalan sumsum tulang dan kemungkinan menjadi myeloid leukemia dan kanker mulut. Sel-sel dari pasien-pasien menderita FA menunjukkan instabilitas kromosom dan hipersensitivitas terhadap agen yang menginduksi terjadinya interstrand DNA crosslinks. Interaksi yang signifikan antara FANCD2 dan BRCA1 masih belum jelas. Bukti in vivo secara langsung menunjukkan ikatan BRCA1 ke DNA sangat kurang. Namun, penelitian in vitro sekarang menunjukkan BRCA1 dapat terikat ke DNA dengan afinitas yang tinggi dengan rangkaian yang non spesifik tapi cenderung pada cabang DNA.
Bukti keterlibatan BRCA2 dalam perbaikan DNA telah digambarkan bersamaan dengan pada BRCA1. Colocalizes BRCA2 dengan RAD51 pada foci nukleus setelah kerusakan DNA dan pada kompleks sinaptonemal pada awal profase meiotic. Sekarang, BRCA2 diidentifikasi sebagai komponen komplek 2-MDa multiprotein. Protein kunci pada komplek yang besar ini adalah BRAF35 (BRCA2-associated factor), suatu protein 35-kDa yang berinteraksi dengan BRCA2. BRAF35 secara spesifik terikat pada bentuk palang DNA (yang muncul pada hubungan empat arah), menunjukkan bahwa protein ini merupakan komponen DNA yang terikat pada komplek multiprotein. Sebagai tambahan, BRCA2 dan BRAF35 berhubungan dengan kromatin selama fase awal kondensasi kromosom selama mitosis. Peranan penting BRCA2 dan BRAF35 dalam hal interaksi dan komposisi dan fungsi pada komplek protein yang besar tersebut masih ditentukan.
2. Kerusakan DNA yang diinduksi fosforilasi protein BRCA1/2
BRCA1 adalah target fosforilasi oleh kinase ATM, Chk2/hCds1, dan ATR. Kinase-kinase ini adalah kunci regulator respon-respon kerusakan DNA, dan mutasinya berhubungan dengan peningkatan suseptibilitas terhadap kanker. Mutasi gen ATM bertanggunjawab terhadap gangguan ataxia-telangiectasia (AT). Pasien-pasien AT dikarakteristikan dengan imunodefisiensi, ataksia serebelar yang progresif, radiosensitivitas, gangguan pada checkpoint dan predisposisi terhadap leukemia dan limfoma. Dalam respon terhadap DSB, ATM memfosforilasi beberapa target, termasuk p53 (Ser15), Chk2/hCds1, NBS1 dan H2AX. DSB juga memicu ATM untuk memfosforilasi MDM2, mencegah transport dan degradasi nukleus p53.
Bukti-bukti telah menunjukkan peranan mutasi Chk2/hCds1 pada kanker payudara. Fosforilasi Chk2/hCds1 dipicu oleh kerusakan DNA yang diinduksi oleh IR atau HU. Chk2/hCds1 yang teraktivasi memfosforilasi Ser20 dari p53, mencegah interakasi p53/MDM2 dan menstabilisasi p53. Lebih lanjut, Chk2/hCds1 yang teraktivasi juga memediasi fosforilasi dari fosfatase Cdc25A (Ser123), berlanjut pada degradasi dan blokade transien pada fase S. Penelitian sekarang memperlihatkan adanya interaksi antara Chk2/hCds1 dengan Mus81, suatu protein mamalia yang terlibat dalam pemecahan hubungan Holliday yang muncul selama homology-directed recombination dan ketika replikasi DNA terblokir. ATR diaktivasi oleh DSB, kerusakan oleh karena ultraviolet, dan berhentinya replikasi, membedakannya dengan ATM yang berespon secara eksklusif terhadap DSBs. ATR yang teraktivasi mengontrol checkpoint G1 melalui fosforilasi p53 (Ser15), dan checkpoint G2 oleh fosforilasi/aktivasi Chk1 (Ser345). Chk1 yang teraktivasi, seperti Chk2, menginaktivasi Cdc25C dengan cara fosforilasi, memicu checkpoint G2/M. ATR juga memfosforilasi H2AX dalam respon terhadapa stres replikasi.
Sejumlah penelitian dengan hasil yang bermakna telah menginvestigasi fosforilasi BRCA1 selama progresi siklus sel atau dalam respon terhadap kerusakan DNA. BRCA1 adalah fosfoprotein serine yang mengalami hiperfosforilasi selama akhir G1 dan fase S siklus sel dan mengalami defosforilasi transien segera setelah fase M. BRCA1 juga mengalami hiperfosforilasi dalam responnya terhadap IR, UV atau HU dan relokalisasi cepat dari foci awalnya ke sisi strukrut DNA yang abnormal. Tergantung pada tipe kerusakan DNA dan bagaimana jalur pensinyalan kerusakan DNA teraktivasi, BRCA1 dapat menjadi target fosforilasi oleh ATM, Chk2/hCds1, atau ATR.
Sejumlah penelitian dengan hasil yang bermakna telah menginvestigasi fosforilasi BRCA1 selama progresi siklus sel atau dalam respon terhadap kerusakan DNA. BRCA1 adalah fosfoprotein serine yang mengalami hiperfosforilasi selama akhir G1 dan fase S siklus sel dan mengalami defosforilasi transien segera setelah fase M. BRCA1 juga mengalami hiperfosforilasi dalam responnya terhadap IR, UV atau HU dan relokalisasi cepat dari foci awalnya ke sisi strukrut DNA yang abnormal. Tergantung pada tipe kerusakan DNA dan bagaimana jalur pensinyalan kerusakan DNA teraktivasi, BRCA1 dapat menjadi target fosforilasi oleh ATM, Chk2/hCds1, atau ATR.
Kebalikan dari BRCA1, status fosforilasi BRCA2 dengan ada atau tidak adanya kerusakan DNA masih sedikit sekali didokumentasikan. Protein yang sangat besar ini sulit ditampilkan secara in vitro. Dan sampai sekarang antisera spesifik melawan BRCA2 belum ada. Namun, pemeriksaan kinase in vitro menunjukkan peptida BRCA2 merupakan target fosforilasi untuk ATR, tapi bukan untuk ATM atau DNA-PK (DNA-dependent protein kinase). BRCA2 juga dilaporkan sebagai substrat fosforilasi in vitro untuk protein hBUBR1 pada mitotik checkpoint. Status fosforilasi in vivo BRCA2 dan efeknya terhadap fungsi BRCA2, bila ada, tampaknya baru ditemui.
3. Peranan BRCA1/2 dalam Rekombinasi Langsung-Homolog
Pecahan rantai ganda kemungkinan merupakan kerusakan DNA yang sangat berbahaya dengan targetnya adalah sel-sel eukariotik. DSBs terbentuk selama proses normal seluler seperti meiosis dan rekombinasi reseptor T-cell (TCR) dan gen imunoglobulin (Ig). DSB juga secara natural terjadi ketika replikasi memecah rantai tunggal DNA. Kerusakan eksogenus seperti oleh karena IR dan agen kemoterapi juga membentuk DSBs. Perbaikan DSBs yang efisien merupakan hal yang krusial bagi sel-sel oleh karena DSBs dapat menginduksi apoptosis atau meningkatkan instabilitas genomik yang berlanjut pada tumorigenesis. Sel-sel mamalia telah berevolusi sehingga mempunyai sistem regulasi tingkat tinggi dan kompleks untuk dapat menangani kerusakan DNA. Perbaikan DSBs dimediasi oleh 2 jalur mayor: homology-directed recombination (HDR) dan nonhomologous end-joining (NHEJ). HDR dari DSBs lebih akurat dibanding NHEJ oleh karena penggunaan kembaran kromatid yang tidak rusak sebagai template. HDR termasuk grup protein RAD52, dimana NHEJ dimediasi oleh Ku70, Ku80, DNA-PK, ligase IV, dan XRCC4. Peranan protein BRCA1/2 pada HDR dan NHEJ telah diteliti pada sel tikus dengan defisiensi Brca1/2. Dibandingkan dengan sel-sel embrionik sumsum tulang (embryonic stem cells ES) tikus tipe wild, sel-sel ES dengan mutasi hipomorfik baik Brca1 ataupun Brca2 menunjukkan reduksi dalam HDR dan perbaikan DSBs. Defek yang mirip telah diidentifikasi pada sel-sel manusia dengan mutasi BRCA2. Dilakukan bersama-sama, observasi-observasi ini mensuport kebutuhan adanya BRCA1 dan BRCA2 pada HDR.
Peranan BRCA1/2 dalam jalur NHEJ telah ditunjukkan oleh penelitian in vivo mengenai efek mutasi Brca1 dan Brca2 pada rekombinasi V(D)J. Selama awal rekombinasi V(D)J pada TCR dan lokus Ig, DSBs dibentuk oleh endonuklease RAG1 dan RAG2. Perbaikan DSBs ini perlu untuk ekspresi TCR dan Ig, yang mana, pada akhirnya dibutuhkan lagi untuk maturasi sel T dan B. Penelitian in vivo mengenai hipomorfik Brca2 pada tikus mutan dan tikus dengan sel T spesifik tanpa mutasi Brca1 menunjukkan bahwa rekombinasi V(D)J dari CR dan lokus Ig berjalan normal tanpa adanya Brca1 dan Brca2. Oleh karena itu, protein BRCA dibutuhkan untuk HDR tapi tidak diperlukan pada NHEJ.
4. Protein BRCA1/2 dan perbaikan pasangan transkripsi (Transcription-Coupled Repair)
Transcription-coupled repair (TrCR) memediasi perbaikan rantai transkripsi dari gen yang aktif. TrCR juga bertanggujawab untuk perbaikan kerusakan DNA yang diinduksi oleh oksidasi dan UV. Ada bukti yang telah mengkaitkan protein BRCA1/2 dengan TrCR kerusakan DNA oleh beberapa agen. Contohnya. Sel-sel ES dan fibroblas embrionik tikus dari tikus dengan mutasi Brca1 hipomorfik telah gagal untuk melakukan TrCR dari kerusakan oksidatif DNA, tapi mampu memperbaiki kerusakan akibat UV (55,56). TrCR yang defektif ini juga diobservasi pada sel-sel manusia yang mempunyai mutasi BRCA1 atau BRCA2.
Efek BRCA1 pada TrCR dapat dimediasi sebagian oleh interaksi BRCA1 dengan MMR protein MSH2, yang diketahui terlibat dalam TrCR. Sel-sel tikus dengan defisiensi Msh2-, seperti sel-sel defisiensi Brca1, mempunyai defek pada TrCR dari kerusakan DNA oleh karena oksidasi. Namun, tidak seperti Brca1, Msh2 juga dibutuhkan untuk TrCR pada kerusakan DNA yang diinduksi oleh UV. Peranan pasti dari BRCA1/2 pada TrCR dan bagaimana mereka berinteraksi dengan sistem transkripsi masih dipelajari.
5. BRCA1/2 dan pemeliharaan stabilitas genomik
Kerusakan DNA (dan khususnya DSB) telah diketahui akan berlanjut pada instabilitas genomik, suatu karakteristik kanker. Sel-sel mamalia telah mempunyai beberapa protein checkpoint yang bila teraktivasi, akan memulai eliminasi sel-sel dengan kerusakan DNA namun tidak dapat diperbaiki. Oleh karena itu, hanya sel-sel dengan inkompeten checkpoint bertahan dengan kerusakan DNA dan mutasi yang terakumulasi. Jalur HDR atau NHEJ yang tidak efektif juga seringkali berhubungan dengan peningkatan instabilitas genomik. Karena BRCA1/2 dibutuhkan untuk HDR, tidak mengejutkan bila sel-sel dengan defisiensi fungsi BRCA1 atau BRCA2 menunjukkan tanda-tanda instabilitas genomik. Sel-sel tikus dengan mutasi Brca1 ataupun Brca2 mengakumulasi kromosom yang abnormal. Keabnormalan ini termasuk poliploidi, kromosom yang terpecah dan translokasi nonresiprokal. Mirip dengan itu, tumor dengan defisiensi BRCA1 ataupun BRCA2 menunjukkan peningkatan instabilitas genomik yang dikarakteristikkan dengan aneuploidi dan pengaturan kembali kromosom. Penelitian-penelitian ini selanjutnya akan mendukung peranan “caretaker”oleh BRCA1/2 dalam menjaga stabilitas genomik.
MODEL IN VIVO UNTUK BRCA1/2 YANG BERHUBUNGAN DENGAN KANKER
Metode standar untuk menciptakan model in vivo untuk kanker pada manusia adalah dengan menggunakan teknik gene-targeting untuk “memukul jatuh” TSG ortholog pada tikus. Tikus dengan mutasi pada TSG spesifik telah terbentuk dengan cara ini, termasuk tikus dengan defisiensi Brca1 dan Brca2. Namun, tidak seperti manusia dengan mutasi BRCA herediter, tikus dengan mutasi Brca1 atau Brca2 hemozigos tidak menunjukkan peningkatan insiden tumor. Mutasi Brca1 atau Brca2 homozigos berlanjut pada letalitas awal embrionik pada E7.5-E9.5. Kebalikannya, mutasi hipomorfik dari Brca1 atau Brca2 menghasilkan fenotip ringan dan penundaan letalitas embrionik, dengan beberapa hipomorfik Brca2 akan mampu bertahan hidup. Fenotip relatif ini mungkin adalah hasil dari hilangnya sebagian fungsi Brca1/2.
Embrio dengan mutan Brca1dan Brca2 menunjukkan defek proliferasi selular dan aktivasi jalur p-53-dependen. Lebih lanjut, suatu mutan Brca1 hipomorfik yang normalnya mati pada stadium akhir dari kehamilan ternyata mampu bertahan ketika beralih pada latar belakang p53. Timosit dengan defisiensi Brca1, yang mengekspresikan protein antiapoptotik Bcl-2, menunjukkan keabnormalan kromosom tingkat tinggi dan DSBs.
Tikus yang membawa mutasi gen Brca1 atau Brca2 telah dipelajari bagaimana efeknya terhadap jaringan dan tumorigenesis bila gen-gen dihilangkan. Tikus dengan kelenjar mammae mutasi hipomorfik Brca1 menunjukkan peningkatan apoptosis pada kelenjar mammae disertai dengan pertumbuhan duktus yang abnormal. Tumor kelenjar mammae bertumbuh pada tikus ini pada frekuensi yang kecil dan dengan latensi yang panjang. Mirip dengan itu, tikus dengan mutasi Brca1 T-cell lineage-specific menunjukkan peningkatan apoptosis sel T; namun hanya sebagian kecil hewan ini yang berkembang menjadi limfomatimik.
Yang menarik adalah mutasi p53 secara drastis meningkat frekuensinya dan menurun latensi tumor mammae dan limfoma timus pada tikus dengan mutasi Brca1 yang bertarget pada kelenjar mammae atau sel T. Predisposisi untuk tikus dengan defisiensi Brca1 telah ditunjukkan pada penelitian tentang strain mutan hipomorfik Brca1 yang mampu bertahan hingga dewasa. Hewan-hewan mutan ini menderita limfoma, sarkoma dan karsinoma, termasuk tumor kelenjar mammae. Tikus model untuk kanker yang berhubungan dengan Brca2 juga telah ditemukan. Sejumlah kecil mutan hipomorfik Brca2 bertahan hingga dewasa, tapi semua hewan-hewan ini menderita limfoma timus pada usia 12-14 minggu. Yang menarik adalah tikus dengan mutasi Brca2 (delesi ekson 3 dan 4) yang ditargetkan secara spesifik terhadap sel-sel epitelial kelenjar mammae berkembang menjadi adenokarsinoma mammae dengan insidens yang tinggi dan setelah periode laten yang panjang (hampir 1 tahun). Penelitian lain dengan tikus mutan dengan strain Brca2 yang berbeda mengandung delesi ekson 11 pada jaringan epitelialnya, telah menunjukkan bahwa tikus-tikus ini sehat dan bukan merupakan faktor predisposisi untuk terjadinya kanker. Namun, pada yang berlatarbelakang p53, tikus dengna mutasi ekson 11 Brca2 menderita kanker mammae dan kanker kulit. Dasar untuk luaran yang berbeda dari kedua mutasi Brca2 ini masih tidak jelas.
Secara keseluruhan, penelitian-penelitian ini mengindikasikan bahwa pada tikus, seperti juga pada manusia, mutasi Brca1 atau Brca2 merupakan faktor predisposisi terjadinya kanker (termasuk kanker payudara), dan tumorigenesis ini meningkat dengan latar belakang mutan p53. Hasil ini konsisten dengan penemuan bahwa tumor pada pasien dengan BRCA1 atau BRCA2 seringkali menunjukkan hilangnya fungsi p53. Defek checkpoint p53 mengijinkan sel mutan BRCA1 dan BRCA2 tetap mempertahankan akumulasi kerusakan DNA dan instabilitas genomik dan oleh karena itu meningkatkan risiko mereka mendapatkan mutasi onkogenik.
PENGARUH POTENSIAL TERHADAP TERAPI
Test berdasarkan DNA untuk kanker dengan predisposisi mutasi BRCA1 dan BRCA2 telah tersedia pada keluarga-keluarga dengan risiko tinggi terjadinya kanker payudara. Beberapa strategi telah diajukan untuk mengurangi risiko kanker pada orang-orang ini. Antara lain skrining kanker, mastektomi profilaksis dan/atau ooforectomy, dan kemopreventif. Meskipun pengetahuan kita mengenai fungsi BRCA1/2 telah sangat meningkat pada tahun-tahun terakhir ini, tapi masih terdapat pertanyaan-pertanyaan yang berlum terjawab. BRCA1 dan BRCA2 adalah tumor supresor yang dibutuhkan pada fungsi-fungsi normal sel. Fungsi-fungsi tertentu BRCA1/2 seperti peranan mereka pada transkripsi dan diferensiasi masih belum terlalu dimengerti. Juga peranan penting mereka dalam perbaikan DNA masih belum ditemukan. Penelitian-penelitian selanjutnya masih dibutuhkan untuk mengetahui efisiensi strategi terapetik yang sekarang ini sudah ada untuk pasien-pasien kanker BRCA1/2/ Harapan kami agar pengetahuan klinik di masa depan dan karakterisasi yang lebih baik dari fungsi-fungsi BRCA1/2 akan membantu memperbaiki pencegahan dan pengobatan tumor yang berkaitan dengan BRCA1/2.
Profil molekuler sepertinya menjanjikan dalam membantu membuat keputusan terapi yang spesifik. Penelitian sekarang menunjukkan profil molekuler dapat memprediksi prognosis kanker payudara. Profil molekuler akan membantu mengidentifikasi gen-gen yang terekspresikan pada tumor BRCA1 dan BRCA2 dan hal ini dapat menjadi target yang potensial dalam menemukan obat-obat baru untuk kanker BRCA 1/2. Akhirnya, meskipun sel-sel normal dengan defisiensi BRCA1/2 hipersensitif terhadap irradiasi, kehilangan fungsi p53 yang tersering pada tumor BRCA1/2 mencegah penggunaan iradiasi atau agen pencetus kerusakan DNA lainnya sebagai pendekatan terapetik yang potent.
Pemahaman yang lebih baik terhadap jalur seluler yang melibatkan BRCA1/2 dan p53 mengacu pada identifikasi target-target untuk intervensi terapetik pada kanker yang berhubungan dengan BRCA1/2.
Related Articles:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar